菌种保藏与复壮
微生物菌种保藏及复壮
微生物菌种保藏及复壮5.1. 微生物菌种保藏在发酵工业中，具有良好性状的生产菌种的获得十分不容易，如何利用优良的微生物菌种保藏技术，使菌种经长期保藏后不但存活健在，而且保证高产突变株不改变表型和基因型，特别是不改变初级代谢产物和次级代谢产物生产的高产能力，即很少发生突变，这对于菌种极为重要。
微生物菌种保藏技术很多，但原理基本一致，即采用低温、干燥、缺氧、缺乏营养、添加保护剂或酸度中和剂等方法，挑选优良纯种，最好是它们的休眠体，使微生物生长在代谢不活泼，生长受抑制的环境中。
具体常用的方法有：蒸馏水悬浮或斜面传代保藏；干燥-载体保藏或冷冻干燥保藏；超低温或在液氮中冷冻保藏等方法。
5.1.1. 蒸馏水悬浮法这是一种最简单的菌种保藏方法，只要将菌种悬浮于无菌蒸馏水中，将容器封好口，于10℃保藏即可达到目的。
好气性细菌和酵母等可用此法保存。
5.1.2. 斜面传代保藏斜面传代保藏方法是将菌种定期在新鲜琼脂斜面培养基上、液体培养基中或穿刺培养，然后在低温条件下保存。
它可用于实验室中各类微生物的保藏，此法简单易行，且不要求任何特殊的设备。
但此方法易发生培养基干枯、菌体自溶、基因突变、菌种退化、菌株污染等不良现象。
因此要求最好在基本培养基上传代，目的是能淘汰突变株，同时转接菌量应保持较低水平。
斜面培养物应在密闭容器中于5℃保藏，以防止培养基脱水并降低代谢活性。
此方法一般不适宜作工业生产菌种的长期保藏，一般保存时间为3~6个月。
如放线菌于4~6℃保存，每3个月移接一次；酵母菌于4~6℃保存，每4~6个月移接一次；霉菌于4~6℃保存，每6个月移接一次。
5.1.3. 矿物油中浸没保藏此方法简便有效，可用于丝状真菌、酵母、细菌和放线菌的保藏。
特别对难于冷冻干燥的丝状真菌和难以在固体培养基上形成孢子的担子菌等的保藏更为有效。
是将琼脂斜面或液体培养物或穿刺培养物浸入矿物油中于室温下或冰箱中保藏，操作要点是首先让待保藏菌种在适宜的培养基上生长，然后注入经160℃干热灭菌1~2h或湿热灭菌后120℃烘去水分的矿物油，矿物油的用量以高出培养物1cm为宜，并以橡皮塞代替棉塞封口，这样可使菌种保藏时间延长至1~2年。
菌种保藏方法及复壮技术
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菌种保藏方法及复壮技术菌种保藏的原理是通过干燥、低温、缺氧、避光、缺乏营养等方法，使菌种的代谢水平降低，乃至完全停止，达到半休眠或完全休眠的状态，而在一定时间内得到保存。
需要时再通过提供适宜的生长条件使保藏物恢复活力，使菌种在较长期的保藏之后仍然保持着原有的生命力、典型的形态特征、优良生产性能。
目前常用的菌种保藏方法有以下几种。
1菌种保藏方法1.1斜面低温保藏法将需要保藏的菌种，接种在适宜的斜面培养基上，菌丝长满斜面时，用硫酸纸包扎棉塞，旋转在4℃的冰箱保藏。
由于微生物的新陈代谢活动未停止，试管内培养基易失水变干，因此，保藏时间较短，转管次数多，不适于长期保藏。
每隔六个月转管一次。
草菇菌种不耐低温，需保藏在10~12℃，或在草菇菌落上灌注3~4毫升的防冻剂（10%的甘油）。
如菌丝长满斜面后，在无菌条件下，用无菌橡皮塞代替棉塞，并用石蜡密封，即可在室温或冰箱中保藏。
这种方法可防止杂菌污染，隔绝氧气，避免培养基干燥，使用方便。
1.2液体石蜡保藏法石蜡防止培养基水分蒸发，隔绝斜面菌丝与空气接触，降低微生物代谢活性，使其处于休眠状态，因此能延长微生物的生命，保持菌种优良的种性。
一般可保藏3~5年，是一种中长期的菌种保藏方法。
液体石蜡选用化学纯的，在121℃下高温灭菌30分钟，再将液体石蜡在160℃烘箱中保温1~2小时，蒸发掉液体石蜡中的水，或将高压灭菌后的液体石蜡放置在40~60℃温箱中，使灭菌后的液体石蜡层由乳白色变成无色透明。
在无菌条件下，将灭菌除水的液体石蜡用无菌吸管罐到长满菌丝的斜面试管中，液体石蜡要高出斜面尖端1厘米左右，然后用无毒泡沫试管塞塞好，直立地放在试管架上或罐头瓶中，置于冰箱或室温中保藏。
液体石蜡灌注过多，移种时不方便；过少，时间长容易干涸。
如将棉塞齐试管中剪平，用石蜡溶封，或用无菌橡皮塞代替棉塞，可延长保藏时间。
菌种的保藏与复壮
(二)低温定期移植法
• 把培养好的斜面菌种放在低温干燥处保存，
定期移植，一般3～6个月移植一次(视菌种 特征而定)。也可以用穿刺培养，定期移植 法保藏细菌，其效果也较好。穿刺培养是 将含0.6％～0.8％的琼脂培养基装试管灭 菌后直立冷凝后，用接种针尖挑取少量菌 体，垂直刺入琼脂培养基中心，放在适当 温度下培养，待菌长好后即可放低温保存， 此法较斜面保存有利，大肠杆菌可保藏2年 以上不发生明显变异。
• (2)保护剂 不同种类的保护剂对不同
微生物的作用是不同的，如个别菌种在 脱脂乳作保护剂的情况下死亡率高达 99.99%，而采用葡聚糖等混和保护剂时 死亡率大大减少。一般情况下，那些容 易保存的菌种对保护剂的要求不很严格， 而不易保存的菌种对保护剂的要求却很 苛刻。因此，选择好的保护剂是冷冻干 燥保存菌种的关键因素。
(六)真空冷冻干燥法
• (3)菌种准备及分装 菌种要求为生长良好
的纯种，菌龄以处于稳定期为好，孢子是 新鲜的。每支长好的斜面加2～3ml保护剂， 用接种环将菌苔轻轻刮起(注意勿刮起培养 基)，制成菌悬液。如用液体培养的菌种， 则需经离心收集和用灭菌生理盐水洗涤细 胞，收集的菌体用保护剂悬浮制成菌悬液。 悬液中菌数要求达到10 8～10 10cfu/ml 为宜。悬液制备完成尽快分装和冻结。分 装安瓿时可用灭菌的长滴入安瓿管底部， 装量可依据冷冻干燥机效能而定。
(六)真空冷冻干燥法
• (4)预冻 分装好的安瓿管需要进行预冻，即放在-
30～40℃下冻结20～60min，也可以用干冰和无水 乙醇冻5～10min。
• (5)冷冻干燥 经预冻的安瓿放入干燥箱中开始
抽真空干燥。此时干燥箱温度控制在-30℃以下， 并尽快使真度达到66Pa以下。此后可还渐升温以加 速水分升华，但升温不宜过快，以免引起样品融化。 干燥时间视冻干机效率、样品装量及性质等而寂， 以样品最终水分含量达到1%～3%为准。具体操作时 是根据冻干样品呈酥块工松散片状；真空度接近空 载时最高真空；样品温度与管外温度接近。 完毕将安瓿管在真空下用火焰烧熔密封，并用高频 真空检测真空度。
单元3 菌种保藏与复壮
单元3 菌种保藏与复壮模块1 菌种的保藏在生产发酵中，具有高产有重要经济价值的某一期待代谢产物主能力的微生物菌种的保存和长期保藏，对于一成功的工业发酵过程极为重要。
菌种保藏的意义菌种是从事微生物学以及生命科学研究的基本材料，特别是利用微生物进行有关生产如抗生素、氨基酸、酿造等工业，更离不开菌种。
所以菌种保藏是进行微生物学研究和微生物育种工作的重要组成部分。
其任务首先是使菌种不致死亡，同时还要尽可能设法把菌种的优良特性保持下来而不致向坏的方面转化。
菌种保藏的原理菌种保藏主要是根据菌种的生理生化特点人工创造条件使孢子或菌体的生长代谢活动尽量降低，以减少其变异。
一般可通过保持培养基营养成分在最低水平缺氧状态，干燥和低温，使菌种处于“体眠”状态，抑制其繁殖能力。
一种好的保藏方法首先应能长期保持菌种原有的优良性状不变，同时还需考虑到方法本身的简便和经济，以便生产上能推广使用。
一、理想的菌种保藏方法应具备的条件(1) 经长期保藏后菌种存活健在；(2) 保证高产突变株不改变表型和基因型，特别是不改变初级代谢产物和次级代谢产物生产的高产能力。
(3)菌种保藏的基本措施是低温、干燥、真空。
一、微生物菌种保藏要求在一定时间内使菌种不死、不变、不乱基本方法：由于微生物的多样性，不同的微生物往往对不同的保藏方法有不同的适应性，因此，在具体选择保藏方法时必须对被保藏菌株的特性、保藏物的使用特点及现有条件等进行综合考虑。
对于一些比较重要的微生物菌株，则要尽可能多的采用各种不同的手段进行保藏，以免因某种方法的失败而导致菌种的丧失。
世界上最早建立的菌种保藏室捷克微生物学家Frantisek Kral布拉格大学副教授，讲授细菌学和真菌学课程。
1890年，Kral建立了私人细菌学实验室，即KRAL细菌学实验室，同年建立了世界上第一个微生物菌种保藏室，保藏有800多个微生物菌种，相继公布了5个版本的菌种目录。
1911年，去世，二战被毁，原保藏的菌种几经转移，至今已寥寥无几。
菌种保藏和复苏-精简版
菌种保藏和复苏-精简版菌种的保藏与复苏一、菌种保藏（一）菌种保藏的定义菌种保藏（culture preservation）是指将微生物菌种用各种适宜的方法妥善保藏，避免死亡、污染，保持其原有性状基本稳定。
菌种保藏有许多的方法，其共同的目标是把菌株的优良性状保存下来，防止退化、死亡或杂菌污染。
（二）菌种保藏的原理微生物具有容易变异的特性，因此，在保藏过程中，必须使微生物的代谢处于最不活跃或相对静止的状态，才能在一定的时间内使其不发生变异而又保持生活能力。
低温、干燥和隔绝空气是使微生物代谢能力降低的重要因素，所以，菌种保藏方法虽多，但大都是根据这三个因素而设计的。
其中低温是保藏菌种的重要因素，也是常用的一种简单易行的方法。
在作低温保藏时，注意尽量不损伤细胞。
在缓慢冷冻时，胞外基质一般较快结冰而形成冰晶使基质浓度增高，造成细胞水分外渗而大量脱水，可能使细胞死亡。
如快速降温，胞内也很快形成冰晶，胞内外渗透压基本平衡，同时胞内冰晶较小，对细胞及原生质膜的损伤也较小，菌株不易死亡，影响也较小。
与低温相关的保藏方法，如冷冻干燥法、超低温保藏法等，都是利用低温条件下细胞与环境的特殊平衡原理而设计的。
（三）菌种保藏的方法本实验室常用菌种保藏方法主要有：1.低温保藏法将菌种接种在适宜的固体或液体培养基上，待菌生长充分以后，转移至4°C冰箱中保存。
平板在4°C存放时，最好用封口膜封口，不能长时间存放，一般7-10天，最多不应超过2个星期（特殊菌株可能时间更短，如铜绿假单胞菌只能存放3天）。
此法仅用于工作用菌种的短期保存，并应随时检查其污染杂菌和变异等情况，发现异常情况，应经灭活处理后销毁。
2.甘油冷冻管保藏法菌种长时间冻存应放于液氮或者-80 °C冰箱，利用10-15%的甘油进行冻存。
甘油的作用：甘油能够提高水体的粘稠度，使其冰点提高，防止细胞内部产生冰晶造成细胞的损害，一般使用甘油的终浓度在10%-20%，该范围外的浓度会对细胞产生毒性，如果是保存带有质粒的菌种建议甘油终浓度为8-10%，甘油浓度太高会导致质粒的不稳定。
菌种的衰退、复壮和保藏
菌种的衰退、复壮和保藏1. 内容1.菌种的衰退：菌种退化是指由于自发突变的结果，而使某一物种有一系列生物学性状发生量变或质变的现象（群体中退化细胞在数量上占一定数值后，表现出菌种生产性能下降的现象）。
具体表现为：⏹原有的形态性状变得不典型了；⏹生长速度变慢，产生的孢子变少，或颜色改变，甚至变形；⏹代谢产物生产能力下降，在生理上常指产量的下降；⏹致病菌对宿主侵染力的下降；⏹对外界不良条件包括低温、高温或噬菌体侵染等抵抗能力的下降；等等。
2.衰退菌种的复壮狭义的复壮仅是一种消极的措施，指的是在菌种已发生衰退的情况下，通过纯种分离和测定典型性状、生产性能等指标，从已衰退的群体中筛选出少数尚未退化的个体，以达到恢复原菌株固有性状的相应措施。
广义的复壮则应是一项积极的措施，即在菌种的典型特征或生产性状尚未衰退前，就经常有意识地采取纯种分离和生产性状的测定工作，以期从中选择自发的正变个体。
（1）衰退的防止:⏹控制传代的次数⏹创造良好的培养条件⏹利用不易衰退的细胞传代⏹采用有效的菌种保藏方法（2）菌种的复壮⏹纯种分离法⏹通过宿主体复壮对于因长期在人工培养基上移种传代而衰退的病原菌，可接种到相应的昆虫或动、植物宿主体中，通过这种特殊的活的“选择性培养基”一至多次选择，就可从典型的病灶部位分离到恢复原始毒力的复壮菌株。
⏹淘汰已衰退的个体（3）菌种的保藏⏹原理人为地创造合适的环境条件，使微生物的代谢处于不活泼、生长繁殖受抑制的休眠状态。
这些人工环境主要从低温、干燥、缺氧三方面设计。
⏹常用的方法：冷冻干燥保藏法、液氮保藏法、斜面保藏法、液体石蜡覆盖保藏法、载体保藏法、悬液保藏法、寄主保藏法等。
2. 练习一．填空1.某纯种微生物群体中的个别个体由于发生自发突变的结果，而使该物种原有一系列生物学性状发生衰退性的量变或质变的现象，叫做_____。
答案：衰退2. ______属于第三代的生物武器，包括高致病力的病原体和抗药菌等。
第三章 菌种保藏复壮扩大培养
• （5）其他保藏方法
• 冷冻法：分低温冷冻（－20 ℃）与 超低温冷冻（－196 ℃）两种。适 用于细菌、真菌、病毒等的保藏 • 液态真空干燥法：菌体在恒温液态 条件下进行真空干燥。适用于包括 细菌、病毒，特别适用于冷冻干燥 保藏效果不佳的菌种。 • 琼脂穿刺封口保藏法：适用于不产 孢子细菌的保藏
（2）矿物油保藏法
将生长好的斜面在无菌条件下倒入已灭菌的 液体石蜡，油层高于斜面末端1cm，然后放于 冰箱中保存。 适用菌种：适用于除细菌外的其它菌种
（3）砂土管保藏法
利用土壤颗粒对微生物起保护作用，提高微 生物的存活率。其包括砂土制备和真空抽干两 步。 适用菌种：产孢子的微生物，对于一些对干燥敏 感的细菌（奈氏球菌、弧菌、假单胞杆菌）以 及酵母不适用。
• 2、种龄与接种量 • 3、斜面冷藏时间 • 4、温度：温度直接影响生长和酶的合合成酶的最适pH。 培养基pH值在发酵时要受菌体代谢的影响。
• 调节方法（使之保持适当的pH值）有三种 方法： 用酸碱溶液中和法；使用缓冲溶液法； 使用生理缓冲剂；
3、新诱变因子及诱变技术
• （1）低能离子束诱变： 离子注入是20世纪80年代兴起的一种表面处理技术。这种 相互作用过程大致分为能量沉积、动量传递、离子注入和电荷 交换等四个原初反应过程，在10－19－10－13s中间时发生。 荷能离子注入除具有Y射线能量沉积引起机体损伤的特征外， 还具有动能交换产生的级联损伤，表现为遗传物质原子转移、 重排或基因的缺失。还有慢化离子、移位原子和本底元素复合 反应造成的化学损伤以及电荷交换引起的生物分子电子转移造 成的损伤。离子注入通常采用N+、H+、Ar＋。离子注入生物 学效应显示出一些不同于辐射生物学的特征，相当于物理和化 学诱变两者相结合的复合诱变效应 • （2）激光辐射诱变和微波电磁辐射诱变
食用菌育种学 第八章 菌种复壮与保藏
延缓退化的思路：在了解菌种退化原因后，减少传 代，科学保藏，经常纯化分离。
保藏方法通常有两，如低温保存法等
保藏方法的基本原理是抑制菌种的代谢活动，使之 停止繁殖，处于休眠状态。
“狭义复壮”：在菌种已发生退化的情况下，通过 纯化分离和测定生产性能等方法，从退化群体中找 出少数尚未衰退的个体，进一步繁殖，以达到恢复 该菌种原有典型性状的一种消极措施。
“广义复壮”：在菌种的生产性能尚未退化前就经 常有意识地进行纯种分离与生产性能的测定工作， 以保持菌种稳定的生产性状，甚至使其逐步提高的 一种积极措施。
简便有效，特别适合于非长期保藏的菌种以及不能 采用低温干燥方法保藏的菌种。
③缺点
A.存在自发突变：由于斜面含有营养和水分，菌种 生长繁殖未完全停止，代谢活动仍微弱进行。
B. 移植代数多：比其他保藏方法多，易发生变异和 引起退化；
C. 传代频繁：不仅影响菌种质量，也容易造成杂菌 污染；
D. 水分蒸发：造成浓度增高，渗透压加大，易引起 菌种退化甚至死亡。
三、菌种退化的防止
1. 尽量减少传代：减少自发突变的几率。 2. 菌种经常纯化： 3. 创造良好培养条件：适合原种的生长。 4. 用单核细胞移植传代：孢子。 5. 采用有效的菌种保藏方法：数量性状。
四、菌种的复壮及其方法
(一) 菌种复壮的原理
人们通过人工选择法分离筛选出那些原有优良性状的个体，使 菌种获得纯化，这一过程即复壮。
不良培养条件如营养成分温度湿度ph值通气量等和保藏条件如营养含水量温度氧气等不仅会诱发低产基因型菌株的出现而且会造成低产基因和高产基因细胞的数量比发生变化
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（三）防衰措施
保证菌种的纯培养
严格控制传代次数
用适宜菌龄的菌种
用适宜培养条件及保藏条件
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作业题
1.设计菌种厂的依据是什么？ 2. 怎样防止菌种的衰退？ 3.怎样判断菌种的衰退？ 4.自然基质保藏法是怎样进行的？有何优缺点？
思考、讨论题
1.栽培时为何不用母种作菌种？ 2.母种扩成原种的目的是什么？ 3.怎样使用接种箱？ 4.菌种的基本要求是什么？
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口堵胶塞 淹没斜面约1cm
用时转管再转管
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拌湿 装管
灭菌
接种
培养
干燥器去水
防衰老 特点 保藏时间长 转接后生长旺 易污染，灭菌要彻底
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（三）保藏注意
用保种培养基
及时保藏（菌丝占斜面2/3）
最好换胶塞 用时活化
严防棉塞受潮
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低温
缺营养
不利 条件
干燥
无氧
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（二）常用保藏法 以母种形式保藏 1.斜面低温法 斜面菌种置4~6℃冰箱中（3~6个月） 简便 保藏时间短 易污染及退化 不适于草菇等菌类
特点
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2.矿油保藏法
矿油 处理 灭菌：152kpa、30min 去水：40~50℃烘至无色透明
无菌检验 ？ 注入种管
课外学习资源
1.黄毅.食用菌栽培. 北京：高等教育出社，1998 2.中国食用菌菌种网
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参考资料
1.中国食用菌杂志. 云南：《中国食用菌》编辑部 2004.1~6， 2005.1~6 2.杨新美.食用菌栽培学.第6章.北京：中国农业出版社，1996 3.张金霞.食用菌生产技术.第4~8章.北京：中国标准出版社， 1999 4.黄毅.食用菌栽培.第二版.上册.第4章.北京：高等教育出版社， 1998 5.张松.食用菌学.第6章.广州：华南理工大学出版社，2000 6.中国食用菌菌种网 7.中国食用菌信息网 /
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二、菌种的复壮
概念 确保或恢复菌种优良性能的措施
（一）菌种的衰退 表现 形态改变、生长慢、 抗逆性差、产量及质量下降 内因 菌种的遗传物质发生了负变 外因 传代过多，条件不适宜
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根源
（二）复壮法 组织分离 母种 孢子分离
1.繁殖交替法
再生 母种
栽培
子实体
2. 经常改变培养条件 3.转管时只取尖端菌丝
学习情景2-4
菌种保藏与复壮
一、菌种保藏
（一）保藏目的及原理 （二）常用保藏法 （三）保藏注意
二、菌种复壮
(一）菌种的衰退 （二）复壮方法 （三）防衰措施
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一、菌种保藏
（一）保藏目的及原理 目的 不死亡 不生长 不污染 使菌种 不降低或不丧失其优良性 原理
以尽量延长使用时间
创造不利于菌种生长的一切条件， 使其代谢处于休眠状态。